Про аэродинамику
 

Силы небесные

Источник - Mitino Racing

С тех пор как первый человек укрепил на конце копья заточенный камень, люди всегда пытаются найти наилучшую форму предметам, двигающимся в воздушной среде. Но автомобиль оказался очень сложной аэродинамической головоломкой. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201126.gif

Основы тяговых расчетов движения ав- томобилей по дорогам предлагают нам четыре основные силы, действующие на автомобиль во время движения: сопротивление воздуха, сопротивление качению, сопротивление подъему и инерционные силы. При этом отмечается, что основными являются лишь первые две. Сила сопротивления качению автомобильного колеса в основном зависит от деформации шины и дороги в зоне контакта. Но уже при скорости движения 50-60 км/ч сила сопротивления воздуха превышает любую другую, а на скоростях свыше 70-100 км/ч превосходит их все вместе взятые. Для того чтобы доказать это утверждение, необходимо привести следующую приближенную формулу: Px=Cx*F*v2, где: Px – сила сопротивления воздуха; v – скорость автомобиля (м/сек); F – площадь проекции автомобиля на плоскость, перпендикулярную продольной оси автомобиля, или площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля, т. е. лобовая площадь (м2); Cx – коэффициент сопротивления воздуха (коэффициент обтекаемости). Обратите внимание. Скорость в формуле стоит в квадрате, и это означает, что при ее увеличении, например, в два раза сила сопротивления воздуха увеличивается в четыре раза. При этом затраты мощности, необходимые на ее преодоление, вырастают в восемь раз! В гонках Nascar, где скорости зашкаливают за отметку в 300 км/ч, экспериментальным путем установлено, что для увеличения максимальной скорости всего на 8 км/ч необходимо повысить мощность двигателя на 62 кВт (83 л. с.) или уменьшить Cx на 15%. Есть и иной путь – уменьшить лобовую площадь автомобиля. Многие скоростные суперкары значительно ниже обычных автомобилей. Это как раз и является признаком работ по снижению лобовой площади. Однако производить эту процедуру можно до определенных пределов, иначе таким автомобилем будет невозможно пользоваться. По этой и другим причинам обтекаемость является одним из основных вопросов, возникающих при проектировании автомобиля. Конечно, на силу сопротивления влияют не только скорость автомобиля и его геометрические показатели. К примеру, чем выше плотность воздушного потока, тем больше сопротивление. В свою очередь плотность воздуха напрямую зависит от его температуры и высоты над уровнем моря. При повышении температуры плотность воздуха (следовательно, и его вязкость) увеличивается, а высоко в горах воздух более разрежен, и плотность его ниже, и так далее. Таких нюансов великое множество. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201129.gifНо вернемся к форме автомобиля. Какой предмет обладает самой хорошей обтекаемостью? Ответ на этот вопрос известен практически любому школьнику (кто не спал на уроках физики). Падающая вниз капля воды приобретает форму, наиболее приемлемую с точки зрения аэродинамики. То есть округлая фронтальная поверхность и плавно сужающаяся длинная задняя часть (лучшее соотношение – длина в 6 раз больше ширины). Коэффициент сопротивления – величина экспериментальная. Численно он равен силе сопротивления воздуха в ньютонах, создаваемой при его движении со скоростью 1 м/с на 1 м2 лобовой площади. За единицу отсчета принято считать Cx плоской пластины = 1. Так вот, у капли воды Cx = 0,04. А теперь представьте себе автомобиль такой формы. Нонсенс, не правда ли? Мало того что такая штуковина на колесах будет смотреться несколько карикатурно, использовать этот автомобиль по назначению будет не очень удобно. Поэтому конструкторы вынуждены искать компромисс между аэродинамикой автомобиля и удобством его использования. Постоянные попытки снизить коэффициент воздушного сопротивления привели к тому, что у некоторых современных автомобилей Cx = 0,28-0,25. Ну а скоростные рекордные автомобили могут похвастаться Cx = 0,2-0,15. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201130.gif

Силы сопротивления

Теперь необходимо немного рассказать о свойствах воздуха. Как известно, любой газ состоит из молекул. Они находятся в постоянном движении и взаимодействии друг с другом. Возникают так называемые силы Ван-дер-Ваальса – силы взаимного притяжения молекул, препятствующие их перемещению друг относительно друга. Некоторые из них начинают сильнее прилипать к остальным. А с увеличением хаотического движения молекул возрастает и эффективность воздействия одного слоя воздуха на другой, растет вязкость. А происходит это за счет повышения температуры воздуха, причем это может быть вызвано как прямым нагревом от солнца, так и косвенным от трения воздуха о какую-либо поверхность или просто его слоев между собой. Вот тут как раз влияет скорость перемещения. Для того чтобы понять, как это отражается на автомобиле, достаточно попробовать взмахнуть рукой с открытой ладонью. Если делать это медленно, ничего не происходит, но если взмахнуть рукой сильнее, ладонь уже явно воспринимает некоторое сопротивление. Но это только одна составляющая. Когда воздух двигается над некоторой неподвижной поверхностью (например, кузовом автомобиля), те же силы Ван-дер-Ваальса способствуют тому, что ближайший слой молекул начинает прилипать уже к ней. И этот «прилипший» слой тормозит уже следующий. И так слой за слоем, и тем быстрее движутся молекулы воздуха, чем дальше они находятся от неподвижной поверхности. В конце концов их скорость уравнивается со скоростью основного воздушного потока. Слой, в котором частички движутся замедленно, называется приграничным, и появляется он на любой поверхности. Чем больше значение поверхностной энергии у материала покрытия автомобиля, тем сильнее его поверхность взаимодействует на молекулярном уровне с окружающей воздушной средой и тем больше энергии необходимо затратить на разрушение этих сил. Теперь, опираясь на вышеописанные теоретические выкладки, можно сказать, что сопротивление воздуха – это не просто ветер, бьющий в лобовое стекло. У этого процесса больше составляющих. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201131.gifСопротивление формы. Это самая значительная часть – до 60% всех аэродинамических потерь. Часто она называется сопротивлением давления или лобовым сопротивлением. При движении автомобиль сжимает набегающий на него поток воздуха и преодолевает усилие на то, чтобы раздвинуть молекулы воздуха. В результате возникает зона повышенного давления. Далее воздух обтекает поверхность автомобиля. В процессе чего происходит срыв воздушных струй с образованием завихрений. Окончательный срыв воздушного потока в задней части автомобиля создает зону пониженного давления. Сопротивление спереди и всасывающий эффект сзади автомобиля создают очень серьезное противодействие. Этот факт обязывает дизайнеров и конструкторов искать пути по приданию кузову. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201132.gif

Разложить по полкам

Теперь необходимо рассмотреть форму автомобиля, что называется, «от бампера до бампера». Какие из деталей и элементов оказывают большее влияние на общую аэродинамику машины. Передняя часть кузова. Экспериментами в аэродинамической трубе было установлено, что для лучшей аэродинамики передняя часть кузова должна быть низкой, широкой и не иметь острых углов. В этом случае не происходит отрыва воздушного потока, что очень благотворно сказывается на обтекаемости автомобиля. Решетка радиатора – элемент зачастую не только функциональный, но и декоративный. Ведь радиатор и двигатель должны иметь эффективный обдув, поэтому этот элемент имеет очень большое значение. Некоторые автоконцерны изучают эргономику и распределение воздушных потоков в подкапотном пространстве столь же серьезно, как и общую аэродинамику автомобиля. Наклон ветрового стекла – очень яркий пример компромисса обтекаемости, эргономики и эксплуатационных качеств. Недостаточный его наклон создает излишнее сопротивление, а чрезмерный – увеличивает запыленность и массу самого стекла, в сумерках резко падает обзорность, требуется увеличить размеры стеклоочистителя и т. д. Переход от стекла к боковине должен осуществляться плавно. Но нельзя увлекаться излишней кривизной стекла – это может увеличить искажения и ухудшить видимость. Влияние стойки ветрового стекла на аэродинамическое сопротивление очень сильно зависит от положения и формы ветрового стекла, а также от формы передка. Но, работая над формой стойки, нельзя забывать о защите передних боковых стекол от попадания дождевой воды и грязи, сдуваемой с ветрового стекла, поддержании приемлемого уровня внешнего аэродинамического шума и др. Крыша. Увеличение выпуклости крыши может привести к уменьшению коэффициента аэродинамического сопротивления. Но значительное увеличение выпуклости может конфликтовать с общим дизайном автомобиля. Кроме того, если увеличение выпуклости сопровождается одновременным увеличением площади лобового сопротивления, то сила сопротивления воздуха возрастает. А с другой стороны, если попытаться сохранить первоначальную высоту, то ветровое и заднее стекла должны будут внедряться в крыши, поскольку обзорность ухудшаться не должна. Это приведет к удорожанию стекол, уменьшение же силы сопротивления воздуха в этом случае не столь значительно. Боковые поверхности. С точки зрения аэродинамики автомобиля боковые поверхности оказывают небольшое влияние на создание безвихревого потока. Но округлять их слишком нельзя. Иначе трудно будет забираться в такой автомобиль. Стекла должны по возможности составлять единое целое с боковой поверхностью и располагаться на одной линии с наружным контуром автомобиля. Любые ступеньки и перемычки создают дополнительные препятствия для прохождения воздуха, появляются нежелательные завихрения. Можно заметить, что водосточные желоба, которые ранее присутствовали практически на любом автомобиле, уже не используются. Появились иные конструктивные решения, не оказывающие столь большого влияния на аэродинамику автомобиля. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201133.gif

Задняя часть автомобиля оказывает, пожалуй, наибольшее влияние на коэффициент обтекаемости. Объясняется это просто. В задней части воздушный поток отрывается и образует завихрения. Заднюю часть автомобиля практически невозможно сделать такой же обтекаемой, как дирижабль (длина в 6 раз больше ширины). Поэтому над ее формой работают более тщательно. Один из основных параметров – угол наклона задней части автомобиля. Уже хрестоматийным стал пример российского автомобиля «Москвич-2141», где именно неудачное решение задней части значительно ухудшило общую аэродинамику автомобиля. Но, с другой стороны, заднее стекло «москвича» всегда оставалось чистым. Снова компромисс. Именно поэтому так много дополнительных навесных элементов делается именно на заднюю часть автомобиля: антикрылья, спойлеры и т. д. Наряду с углом наклона задней части на коэффициент аэродинамического сопротивления сильно влияет оформление и форма боковой кромки задней части автомобиля. Например, если посмотреть практически на любой современный автомобиль сверху, сразу видно, что кузов спереди шире, чем сзади. Это тоже аэродинамика. Днище автомобиля. Как может показаться поначалу, эта часть кузова не может оказать влияния на аэродинамику. Но тут возникает такой аспект, как прижимная сила. От нее зависит устойчивость автомобиля и то, насколько правильно организован поток воздуха под днищем автомобиля, зависит в итоге сила его «прилипания» к дороге. То есть если воздух под автомобилем не задерживается, а протекает быстро, то возникающее там пониженное давление будет прижимать автомобиль к дорожному полотну. Особенно это важно для обычных автомобилей. Дело в том, что у гоночных машин, которые соревнуются на качественных, ровных покрытиях, можно установить настолько малый клиренс, что начнет проявляться эффект «земной подушки», при котором прижимная сила увеличивается, а лобовое сопротивление уменьшается. Для нормальных автомобилей низкий дорожный просвет неприемлем. Поэтому конструкторы в последнее время стараются как можно больше сгладить днище автомобиля, закрыть щитками такие неровные элементы, как выхлопные трубы, рычаги подвески и т. д. Кстати, колесные ниши оказывают очень большое влияние на аэродинамику автомобиля. Неправильно спроектированные ниши могут создавать дополнительную подъемную силу. :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201134.gif

И снова ветер

Нет необходимости говорить о том, что от обтекаемости автомобиля зависит требуемая мощность двигателя, следовательно, и расход топлива (т. е. кошелек). Однако аэродинамика влияет не только на скорость и экономичность. Не последнее место занимают задачи по обеспечению хорошей курсовой устойчивости, управляемости автомобиля и снижения шумов при его движении. С шумами все ясно: чем лучше обтекаемость автомобиля, качество поверхностей, чем меньше величина зазоров и количество выступающих элементов и т. п., тем меньше шумы. Конструкторам приходится думать и о таком аспекте, как разворачивающий момент. Этот эффект хорошо известен большинству водителей. Кто хоть раз проезжал на большой скорости мимо «фуры» или просто ездил при сильном боковом ветре, должен был почувствовать появление крена или даже небольшое разворачивание автомобиля. Нет смысла объяснять этот эффект, но это именно проблема аэродинамики. Вот почему коэффициент Cx не единственный. Ведь воздух может воздействовать на автомобиль не только «в лоб», но и под разными углами и в разных направлениях. И все это оказывает влияние на управляемость и безопасность. Это лишь несколько основных аспектов, влияющих на общую силу сопротивления воздуха. Просчитать все параметры невозможно. Существующие формулы не дают полной картины. Поэтому конструкторы исследуют аэродинамику автомобиля и корректируют его форму при помощи такого дорогого инструмента, как аэродинамическая труба. Западные фирмы не жалеют денег на их строительство. Стоимость таких исследовательских центров может исчисляться миллионами долларов. К примеру: концерн Daimler-Chrysler вложил $37,5 млн. в создание специализированного комплекса по совершенствованию аэродинамики своих автомобилей. В настоящее время аэродинамическая труба – наиболее значимый инструмент исследования сил сопротивления воздуха, влияющих на автомобиль. :) :)

Крылья, ноги, главное... хвост.

Источник - Mitino Racing


Можно ли Запорожец превратить в болид Формулы 1? Вряд ли. Его двигатель никогда не будет выдавать 800 л.с. и 18000 об/мин. Но вот внешне. Антикрылья, спойлеры, дефлекторы, различные накладки на разные места, и вот перед нами уже не «Запор», а Заубер. Одно но! Для того чтобы он ехал так же, как Формула, вся эта навеска должна быть не только красивой, но и, что более важно, аэродинамической. :ddd :ddd

До сих пор многие автовладельцы, устанавливая на свои автомобили различные декоративные элементы, не думают о том, что любое такое внедрение может быть опасным и для автомобиля, и для водителя. К сожалению, статистика ДТП пока не выделяет отдельной строкой случаи аварий, произошедших по причине неправильных антикрыльев и других подобных изделий. Но, если спросить у любого автогонщика, он скажет, что все эти навороты должны быть как минимум безопасны, а лучше всего функциональны, т. е. нести на себе аэродинамическую функцию. :ddd :ddd

http://zubil.net/images/konkurs-46/17.jpg

http://zubil.net/images/konkurs-48/07.jpg

Необходимо сразу отметить, что для человека, предпочитающего спокойный, размеренный стиль вождения, передвигающегося со скоростями в рамках ПДД, все эти элементы, в принципе, не нужны. Достаточно заложенных производителем аэродинамических характеристик. Но тем, кто трогается с 60 км/ч, а ездит, по обыкновению, далеко за сотню, такие детали крайне необходимы. Однако я полагаю, что всем водителям будет небезынтересно узнать, что это за штука и зачем она нужна. И так как мы люди серьезные, то и начнем с самого важного и ответственного элемента внешнего тюнинга – антикрыла. Сам этот элемент впервые появился в Америке на автомобиле Chevrolet Chaparral 2E 1966 г. Это было огромное антикрыло, опиравшееся на высокие стойки. Но еще в 1965 г. на модели Chaparral 2/2C задний спойлер очень напоминал антикрыло и даже имел специальное управление по изменению угла атаки. А некоторые прообразы этого аэродинамического элемента были опробованы еще до Второй мировой войны. В принципе антикрыло можно смело назвать вариацией на тему уже давно применяемого заднего спойлера. Только в 1968 г. Ferrari впервые вывела на трассу Формулы 1 машину с таким полезным новшеством. Но, так как первые антикрылья могли по ходу гонки менять свое положение и угол атаки, а технологии были еще не столь совершенны, они быстро разбалтывались и часто ломались. Многочисленные аварии, связанные с ними, подвигли FIA к запрету подобных конструкций. Но в то же время стали появляться более надежные антикрылья, жестко закрепленные на раме или несущем кузове. Так со временем, пройдя определенную эволюцию, антикрылья и приняли известный всем нам вид. Если оценить все влияние на аэродинамику автомобиля со стороны различных элементов в 100%, то на долю антикрыла придется более 40%. Этот элемент должен в обязательном порядке продуваться в аэродинамической трубе. Но если посмотреть на то, чем сейчас завалены рынки, любому человеку, знающему, как и почему летает самолет, станет ясно, что подавляющее большинство всех антикрыльев на самом деле таковыми не являются. Существует ведь закон Бернулли, где прямо говорится, что при увеличении скорости воздуха его давление снижается, и наоборот. Именно поэтому крыло самолета выполнено таким образом, что площадь верхнего периметра крыла больше, чем нижнего, поэтому воздух вынужден огибать его сверху быстрее, чем снизу . Тем самым создается разница давлений (сверху крыла маленькое, а снизу большое), и это давление толкает крыло и самолет вверх. А что такое антикрыло? Это крыло с приставкой анти. То есть для того, чтобы получить правильную его конфигурацию, нужно взять крыло самолета и перевернуть его. :ddd :ddd

http://zubil.net/images/konkurs-49/08.jpg

http://zubil.net/images/konkurs-53/04.jpg

Могут быть и иные вариации, но, зная это, можно ли поверить, что простая доска с закругленными краями сможет эффективно работать? А зачастую на рынках и в магазинах можно встретить чуть ли не трехэтажные антикрылья. В крайности вдаваться нельзя. Если антикрыло будет небольшое и находиться близко к кузову, оно будет либо вообще нефункциональным, либо в лучшем случае действовать как спойлер. Хороший пример ВАЗ-2110. Последнее время автомобиль продается с антикрылом на багажнике. Это именно тот случай, когда оно слишком маленькое. Правильно спроектированное антикрыло, для конкретного автомобиля, установленное в нужном месте, повернутое под верным углом, может не только увеличивать заднюю прижимную силу, но и перед подгружать. А что, если все это не соблюсти? Вообще, идеальный баланс нагрузки по осям 50/50. Одним лишь антикрылом такую характеристику не получишь. Необходим передний бампер со спойлером. Этот элемент практически так же важен, как и антикры- ло, – до 40% ответственности. Кроме того, что спереди находится много лишних, с точки зрения аэродинамики, деталей – балки, буксировочные крюки и т.п., и их надо закрывать, главная задача переднего спойлера – не давать уходить воздуху вниз, под днище автомобиля. В принципе, чем ниже и дальше вперед вытянуть нижнюю кромку переднего бампера, тем лучше для аэродинамики. Этот элемент вообще очень важен для снижения общего коэффициента сопротивления воздуха. Передний бампер и спойлер также желательно проверять в аэродинамической трубе. Почему так важно не допустить воздух под днище автомобиля? Когда воздушный поток попадает под днище, он, завихряясь, сталкивается о детали ходовой части, а после прохождения под автомобилем заполняет разреженное пространство позади него. Этот эффект очень ярко проявляется осенью, когда проезжающие автомобили поднимают опавшую листву. Скоростные автомобили с низким клиренсом могут таким образом «открывать» канализационные люки. Но такое поведение воздуха под днищем отнимает много энергии автомобиля и значительно повышает аэродинамическое сопротивление. Кроме того, накапливаясь под днищем, в моторном отсеке и колесных арках, воздух приобретает избыточное давление, что способствует уменьшению прижимной силы. Чем это грозит, объяснять нет необходимости. :ddd :ddd

http://zubil.net/images/konkurs-58/04.jpg

http://zubil.net/images/konkurs-53/18.jpg

Многие фирмы идут на различные ухищрения. Вплоть до установки под днищем специальных профилированных панелей. Но проще и дешевле все же установить правильный передний спойлер. Будучи установленным под передним бампером, он направляет поток воздуха наверх, в стороны, в вентиляционные отверстия радиатора и тормозных механизмов. И если добиться того, что под днищем будет создаваться разрежение, автомобиль начнет сам «прилипать» к дороге. Этот эффект еще называют ground-effect (эффект земли). Но данный эффект очень коварен. Если устойчивость автомобиля будет зависеть лишь от него, то при малейшем отрыве автомобиля от дороги мгновенно теряется управляемость. Правда это касается в основном скоростных, гоночных автомобилей. Еще одна задача переднего спойлера – увеличить прижимную силу на передней оси. Это особенно важно, этот факт оказывает непосредственное влияние на управляемость автомобиля на высоких скоростях, а значит, на безопасность. Очень часто юбка переднего бампера используется для установки противотуманных фонарей или более мощных, галогенных и иных, ламп. В принципе, они не оказывают сильного влияния на воздушное сопротивление, но желательно не устанавливать их близко к боковинам. Чем ближе к центру они будут находиться, тем лучше это будет для аэродинамики. Существует и задний спойлер. Эта деталь оказывает аналогичное воздействие на заднюю ось автомобиля, но устанавливается или на крышке багажника, или на задней кромке крыши. Для некоторых автомобилей правильно спроектированный задний спойлер может полностью заменить антикрыло. Кроме создания дополнительной прижимной силы, этот элемент используется для лучшей организации воздушного потока, срывающегося с крыши автомобиля. Иногда таким образом удается также добиться снижения загрязняемости заднего стекла, но обычно для этих целей используются различные дефлекторы, направляющие поток на необходимый участок кузова. Выше уже было сказано про колесные ниши. Так вот, сами ниши, арки их обрамляющие, колеса и диски вместе имеют важность в плане аэродинамики по нашей шкале до 20%. Здесь влияние оказывает все: от ширины колес до дизайна диска, от величины колесной ниши до размеров арок. Боковины автомобиля принимают на себя лишь около 10% ответственности. В принципе, их лучше вообще не трогать или постараться не вносить слишком больших изменений в общий контур боковин. Такие элементы обвески, как накладки на боковые стекла, ручки дверей и на сами двери, особого влияния на аэродинамическое сопротивление не оказывают, но зачастую и не оправдывают своего назначения. :ddd :ddd

http://zubil.net/images/konkurs-48/02.jpg

http://zubil.net/images/konkurs-48/08.jpg

Самый «безответственный» в плане влияния на аэродинамику элемент автомобиля это задний бампер. Здесь можно изгаляться как угодно. Единственное, чем он может повлиять, так это боковыми частями. Есть еще один интересный элемент – накладки на капот. Причем, если говорить о просто декоративных, то они скорее ухудшают сопротивление, чем наоборот. Я хочу упомянуть о функциональных накладках, когда капот режется. Если разработчик этого элемента знает, в каком участке капота создается зона пониженного давления, то тогда, прорезав отверстия в данном месте и установив специальную накладку, можно снизить на несколько процентов термонагруженность, увеличить интенсивность воздушного потока через радиатор, улучшить обдув двигателя и даже снизить подъемную силу. Но найти такое место можно только с помощью специальных исследований. Отдельно надо сказать о «мухобойках» и дефлекторах. О первых вообще говорить нечего. Своих функций они не выполняют, а капот могут испортить не только эстетически, но и реально. По утверждению многих специалистов, это абсолютно бестолковый элемент. Более сложная картина с дефлекторами. В принципе, установив такую штуку за задней кромкой крыши и организовав обдув заднего стекла, можно снизить его загрязняемость. Но ценой тому будет значительное увеличение подъемной силы на задней оси. О внедорожных прибамбасах лучше скажут цифры (на примере автомобиля «Нива»). Люстра прожекторов на крыше – +1 л расхода топлива на 100 км, кенгурятники и задняя запаска – еще +1 л. Будет ли развиваться рынок аэродинамического навесного тюнинга? Несомненно. Появится множество экстремальных комплектов, ведь именно броской внешности зачастую ищут автовладельцы. Однако работа по функциональности элементов постепенно выйдет на первый план. В конце концов, не могут добросовестные фирмы торговать изделиями, которые не имеют полноценных потребительских качеств. Будут проводиться работы по улучшению качества и увеличению тиражности продукции. Фирмы наконец начнут осваивать новые технологии и материалы. Появятся изделия из карбона и углепластика. Изделия начнут усложняться. Отдельно хочется помечтать об эволюции антикрыла. Вероятно, этот элемент в будущем приобретет собственную систему управления (гидравлика или электромотор в сечении крыла), подключенную к бортовому компьютеру. Появится возможность регулировать угол атаки крыла в зависимости от скорости автомобиля, его маневров и погодных условий. А возможно, появится антикрыло, работающее не только против прямых воздушных потоков, но и против боковых ветров. Кто знает? Возможно, скоро тюнинг автомобилей и у нас перейдет грань навесного, и станет массовым явлением более глубокое проникновение в кузов автомобиля: меняться крылья и боковины, резаться капот и багажник, внедряться новая оптика и т. д. Главное – чтобы тюнинговые компании, производящие подобные комплекты и работы, понимали, что их главная задача – не продать товар любой ценой, а проявить заботу о клиенте и предложить ему именно то, что будет для него и полезно, и безопасно. Иначе еще долго у нас понятие «тюнинговый обвес» будет иметь совсем нелицеприятные ассоциации. :ddd :ddd

http://zubil.net/images/konkurs-55/19.jpg

Фото - www.zubil.net

Дело - труба
 

Источник - Mitino Racing

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201136.gif

Труба для автопрома

Российский автопром обзавелся собственной полноразмерной АТ только в 1988 г. Труба была построена на Дмитровском автополигоне под Москвой. До этого для продувки автомобилей использовались авиационные трубы, но они были не слишком приспособлены. Масштабные модели продувались на кафедре механики МГУ, а на заключительном этапе разработки полноразмерные образцы испытывались в ЦАГИ и на западных автомобильных фирмах Re-nault, Porsche и др. Нет ничего необычного в том, что первым из российских автогигантов своим комплексом аэроклиматических исследований обзавелся АвтоВАЗ. Как было отмечено выше, вазовская труба является практически точной копией поршевской. Но все по порядку. Оказывается, аэродинамикой на ВАЗе занимались практически с самого начала. Существовала даже масштабная модель «копейки» (ВАЗ-2101), которую испытывали в Казанском авиационном институте. Первые целенаправленные аэродинамические опыты ВАЗ начал проводить с 1978 г. на оборудовании ЦАГИ в Москве. Трубы там авиационные и для автомобилей не предназначены (например, там нет пола). Пришлось строить специальные устройства для испытаний моделей автомобилей. Уже в ноябре 1979 г. была проведена первая продувка автомобиля ВАЗ-2108 в натуральную величину. Бытует мнение, что «восьмерку» помогали строить специалисты Porsche. Это утверждение верно лишь отчасти – некоторые консультации были, но не больше. С появлением проекта ВАЗ-2110 возникла острая необходимость в собственной АТ. Многие сотни экспериментов в ЦАГИ не давали практически ничего. Требовалась специальная автомобильная АТ. Окончательная базовая форма «десятки» была утверждена лишь в апреле 1987 г. И в июле 1987 г. после подготовки и многочисленных проверок макетов 1:4 третий вариант масштабной модели автомобиля был испытан в исследовательском центре Вайсах. Там же совместно с сотрудниками Porsche была проведена оптимизация моделей, затем макета масштабом 1:1 и, наконец, автомобиля в натуральную величину. Но этого было недостаточно. Опыт работы на Porsche с особой яркостью выявил необходимость создания своей испытательной базы. И здесь громадную роль сыграл первый президент СССР Михаил Сергеевич Горбачев. Его визит на ВАЗ и знаменитый призыв «стать законодателями мод в автомобилестроении» сослужил хорошую службу. Вскоре после этих событий был проявлен интерес к проблемам ВАЗа, выделено финансирование, и работа закипела. Все начиналось в 1987–1988 гг. Был объявлен конкурс на лучший проект научно-технического центра (НТЦ). Откликнулись многие. Первой была финская фирма «Финстрой», но в итоге победила другая финская компания – «Экке Грен», которая предложила более рациональное строительное решение и нашла партнеров по проектированию и строительству корпусов НТЦ. Для создания комплекса была привлечена канадская фирма DSMA International Inc (именно эта фирма строила аэроклиматические комплексы Porsche и Volvo). Строительные работы начались в 1989 г. Основной корпус был построен уже в 1990 г. Потом начался экономический кризис, и проект несколько замедлился. В 1996 г. начался последний этап строительства. Шел монтаж основного технологического оборудования. Причем сложнейшие аэродинамические весы пришлось монтировать самостоятельно. АТ ВАЗа вступила в строй в 1996 г., и первым автомобилем, который был в ней испытан, стал ВАЗ-1119 «Калина». :) :)

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201137.gif

Вазовская труба

Сначала необходимо определить площадь поперечного сечения автомобиля или макета. От точности этих данных будет зависеть точность дальнейших расчетов аэродинамических нагрузок на автомобиль. Стенд для измерения площади поперечного сечения спроектирован фирмой ISRA Systemtechnik GmbH и рассчитан на объекты с высотой и шириной не более 2,5х2,5 м. На стенде можно проводить измерение автомобилей и моделей с площадью поперечного сечения до 4 м2. Время измерения – не больше 30 мин., а точность стенда – 0,2%. Луч гелий-неонового (НеNe) лазера диаметром 250 мм создает практически абсолютно параллельный пучок. Лучом производится сканирование по периметру объекта. Данные, полученные камерами, находящимися за объектом, обрабатываются на компьютере, и вычисляется площадь. Далее можно приступить к испытаниям в аэродинамической трубе. АТ ВАЗа – это труба замкнутого (геттингенского) типа с одним обратным каналом и рабочей частью, выполненной с перфорированными стенами и потолком. Труба позволяет производить испытания автомобилей и моделей с площадью поперечного сечения до 4 м2 (т. е. практически любые легковые, спортивные автомобили, некоторые микроавтобусы в натуральную величину и макеты больших автобусов и грузовиков в масштабе 1:2, 1:2,5). Кроме того, можно испытывать и другие объекты: макеты зданий, спортивный инвентарь, амуницию и т. д. В результате можно не только произвести необходимые замеры сил, действующих на объект, но и выработать определенные рекомендации по оптимизации поверхностей. Вазовская АТ имеет ряд особенностей, позволяющих говорить о ней как об одной из лучших в мире. Звукоизоляция трубы очень качественная. И благодаря тому, что собственный шум трубы достаточно низкий и есть возможность демонтировать щелевые стены и потолок, появляется возможность проводить не только аэродинамические испытания, но и доводку автомобиля по аэродинамическому шуму. Система отсоса пограничного слоя в рабочей части АТ, состоящая из базовой и распределенной систем, позволяет снизить толщину пограничного слоя до минимальных значений. Это позволяет добиться очень высокой точности измерений даже для автомобилей с низким клиренсом (менее 50 мм). Сейчас в ряде западных компаний начинают осваивать измерительные стенды с движущимся полотном, имитирующим движение автомобиля по дороге. Но пока такие устройства проигрывают в точности неподвижным столам с отсосом пограничного слоя. О точности измерений говорит тот факт, что данные дорожных испытаний и показателей в вазовской трубе различаются не больше чем на 1%. Система поддержания заданной температуры воздушного потока обеспечивает рабочую температуру воздушного потока в диапазоне +20-25ОС с точностью до 0,5ОС. Параметры АТ хоть и не являются рекордными, но впечатляют своими масштабами и возможностями. Максимальная скорость ветра в трубе – 60 м/с (216 км/ч). При этом площадь сечения рабочей части трубы – 22,3 м2. Вентилятор (если так можно сказать о машине мощностью 2300 кВт – одна тысячная Волжской ГЭС) диаметром 7,4 м состоит из 11 лопастей высотой 1,8 м и вращается с частотой 300 об/мин. Эту сложную и ответственную часть создавали, что называется, всем миром: двигатель и системы управления от шведской фирмы ABB, металлоконструкция вентилятора финская, а лопасти германской фирмы «Гофман». Сам процесс создания воздушного п отока не так прост, как может показаться. Дело в том, что если бы можно было просто обдувать машину мощным вентилятором, то в таких сложных сооружениях не было бы необходимости. Воздушный поток должен быть не только сильный, но и ровный как по составу, так и по температуре. Поэтому после вентилятора он расширяется, проходит два поворота и упирается в сложную систему фильтров. Сначала поток проходит через одну детурбулизирующую сетку. Затем идет теплообменник, поддерживающий постоянную температуру воздуха. Следом расположен хонейкомб, состоящий из множества шестигранных сот и служащий для выравнивания потока и разбивания крупных вихрей. Последними воздух преодолевает еще три слоя детурбулизирующих сеток и уже ровным потоком «наваливается» на автомобиль. В итоге степень турбулентности не превышает 0,2%, что способствует высокой точности измерений. :ddd :ddd

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201138.gif

Но сердцем всего комплекса являются весы. Это 6-компонентные аэродинамические весы фирмы Carl Schenk AG с прямым измерением нагрузок. Особенностью данного типа весов является то, что ориентация всех стержней, передающих нагрузку, идеально совпадает с осями координат, благодаря чему отсутствует взаимное влияние измеряемых компонент друг на друга. Рама весов напрямую не связана с землей. Контакт осуществляется через шесть чувствительных элементов – тензодатчиков. Три датчика измеряют вертикальную составляющую нагрузки и два момента сил, отдельно одна балка отвечает только за аэродинамическое сопротивление (поэтому достигается такая точность измерений), а еще две балки измеряют боковую силу и поворачивающий момент. То есть все три силы и три момента, действующие на объект испытаний, снимаются отдельно друг от друга. Точность таких весов – 0,1%. Поворотный стол весов позволяет вращать автомобиль на угол от –180 до +180 градусов для имитации бокового ветра или изменения направления ветра при испытаниях зданий и сооружений. Жаль только, что вес объекта ограничен лишь тремя тоннами. Но для нужд АвтоВАЗа этого вполне достаточно. В подвале расположена модельная труба. На ее «плечи» ложится основная работа по доводке автомобилей еще на стадии проектирования. Основные испытуемые модели – это макеты будущих автомобилей в масштабе 1:4. Но самое большое достоинство этой трубы в том, что она является точной копией (также в масштабе 1:4) большой трубы. Вплоть до аэродинамических весов. Та же скорость 60 м/с, но вентилятор всего 220 кВт (в 10 раз меньше). То есть себестоимость работ в такой трубе значительно ниже. А учитывая, что при доводке макета приходится проводить не одну сотню продувок, экономия становится еще более значимой. В результате всех испытаний разброс в точности измерений не больше 0,7–0,8%. А благодаря большой накопленной базе испытаний как малых и больших моделей, так и реальных автомобилей удается уже на ранней стадии проектирования, по анализу моделей предположить, какими будут характеристики реального автомобиля. Точность прогноза 2–3%. А вот один интересный факт. Дело в том, что разные АТ могут давать различные данные. Для сравнения результатов используются перекрестные сравнительные тесты, когда одни автомобили испытываются в различных трубах. В результате определяются некоторые поправочные коэффициенты. К примеру, для пересчета показателей АТ компании Mercedes в результате сравнительных испытаний выведен коэффициент 0,91. То есть Cx ВАЗ-2112 в АТ Mercedes был бы равен не 0,335, как у нас, а 0,305 (0,335*0,91). И наоборот, новый Mercedes E-класса с Cx = 0,26 (по данным производителя) в нашей трубе равняется примерно 0,286. :ddd :ddd

http://www.tuning-mag.ru/script/pics...pic%201139.gif

Электронные технологии помогают ускорить процесс создания автомобиля. К примеру, если при работе над новым автомобилем макет машины проводит в трубе сотни часов, то виртуально его можно испытывать десятки тысяч часов. Виртуальная АТ куда компактней, чем реальная, она целиком помещается внутри компьютера. А скорость получения результатов зависит не от проворства инженеров, а лишь от мощности процессора. Изменения в облик машины можно вносить тут же и снова испытывать. Разумеется, на обычном персональном компьютере такие исследования не проведешь. Необходимы высокопроизводительные суперкомпьютеры стоимостью несколько миллионов долларов, и не один, а несколько. Компьютеры способны производить более 500 млрд. операций в секунду. На таких машинах можно не только в Quake играть, но и моделировать краш-тесты и исследовать аэродинамику автомобилей. Один из таких самых современных комплексов установлен в компании Opel. Вот лишь некоторые параметры системы: 6 компьютеров IBM eServer pSeries 690 «Regatta» с процессором 32 «POWER 4» 1,3 GHz, основная память каждого компьютера – 64 GB, емкость одного жесткого диска – 1 TB (1000 GB) + накопитель на магнитном носителе – всего 96 TB, операционная система – IBM AIX 5,вес – 1,2 тонны (каждый компьютер). Возможно, когда-нибудь компьютер и сможет заменить настоящую АТ. Но порой даже специалисты с огромным опытом работы удивляются результатам, которые дает испытание трубами. И хотя иногда удается, основываясь на интуиции, создать удачный, с точки зрения аэродинамики, дизайн автомобиля, без такого сложного устройства, как аэродинамическая труба, вряд ли будет возможным производство автомобилей будущего. :ddd :ddd

Плюсы и минусы спойлеров, дефлекторов, накладок
 

Источник - Reliable soft

Задача: определить влияние подобной “бижутерии” на эксплуатационные показатели машины и влияние установки таких аксессуаров на аэродинамику автомобиля, обзорность, шумы в машине, вентиляцию салона… Симпатичны, опасны, бесполезны...

Работа разделена на два этапа. На первом этапе эксперты оценивали каждый навесной элемент и их сочетания в условиях реального движения. На втором исследовали аэродинамику автомобилей ВАЗ – 2109 и ВАЗ – 2110 при различных вариантах “обвески” в аэродинамической трубе Дирекции технического развития ВАЗа.

Элементы навески могут оказаться полезными или вредными с позиций аэродинамики, и не только ее. При этом некоторые отрицательные эффекты предсказать умозрительно, без исследований в аэродинамической трубе, практически невозможно.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_14_z.jpg

Накладка на капот, в народе именуемая “мухобойкой”.

Предположительное назначение – защита ветрового стекла от насекомых.
Цена 500 – 600 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
ВАЗ – 2110 – увеличение коэффициента аэродинамического сопротивления на 0,009 (2,7%). Увеличение аэродинамической подъемной силы на передней оси на 19,7%, на задней оси – на 10,2%.
ВАЗ – 2109 - увеличение коэффициента аэродинамического сопротивления на 0,013 (2,8%). Увеличение аэродинамической подъемной силы на передней оси на 23%.
Результаты экспертной оценки:
На машинах с накладками комары и мошки продолжают биться о стекло и размазываться по нему так же, как и без накладок. Реально “мухобойка” защищает от бомбардировки только ту узкую зону, которую прикрывает. Крепится накладка опять же не к воздуху. В узкую щель между ней и капотом вместе с возникающим вихрем хорошо всасывается песок, удалить который, не сняв накладку, сложно. А так как в движении и капот, и накладка вибрируют, то песчинки оставляют на лакокрасочном покрытии все более глубокие царапины.
Плюсы – сомнительные.
Минусы – некоторое увеличение расхода топлива и аэродинамической подъемной силы; натиры на передней кромке капота под накладкой при длительной ее эксплуатации.
Резюме – “мухобойки” не просто бесполезны – в какой – то мере даже вредны.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_17_z.jpg

Накладки на боковые стекла.

Предположительное назначение – уменьшает поддувание воздуха и попадание дождя в салон при открытых стеклах. Цена 100 – 200 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
На коэффициент аэродинамического сопротивления практически не влияют.
Результаты экспертной оценки:
Значительно ухудшилась обзорность из –за “расширения” рамы ветрового стекла. Через накладки 2110 увидеть что – либо трудно – очень темные. Накладки 2109 и вовсе не прозрачные Вместе с тем уменьшились сквозняки в салоне, особенно при частично открытом окне, в салон меньше проникает каплей дождя, хорошо вытягивается сигаретный дым.
Плюсы – ослабление сквозняков в салоне, защита его от дождя.
Минусы – ухудшение обзорности.
Резюме – меняем “шило на мыло”. Накладки улучшают воздухообмен в салоне, ослабляют сквозняки, но достигается это ухудшением обзорности.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_01_z.jpg

Спойлер на крышку багажника ВАЗ – 2110.

Предположительное назначение – “для красоты”.
Цена 900 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления на 0, 005 (1,5%) и аэродинамической подъемной силы на передней оси на 7%, на задней – на 41,5%.
Результаты экспертной оценки:
При обычной эксплуатации изменений в поведении автомобиля не замечено. Дополнительный стоп - сигнал на спойлере признан полезным.
Плюсы – улучшение аэродинамических характеристик автомобиля.
Минусы – не отмечены.
Резюме – симпатично. Полезно с точки зрения аэродинамики.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_18_z.jpg

Спойлер на дверь задка “Самары”.

Предположительное назначение – “для красоты”.
Цена 800 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
Снижение коэффициента аэродинамического сопротивления на 0,007 (1,5%) и аэродинамической силы, прижимающей к дороге заднюю ось, на 14,6%. На переднюю практически не влияет.
Результаты экспертной оценки:
Изменений в поведении автомобиля не отмечено. Несколько меньше загрязняется стекло двери задка – спойлер частично отсекает от двери возмущенный поток воздуха, поднимающий грязь, пыль или снег с дорожного полотна. Дополнительный стоп – сигнал полезен.
Плюсы – снижение загрязнения заднего стекла; улучшение обтекаемости автомобиля.
Минусы – не отмечены.
Резюме - симпатично. Полезно с точки зрения аэродинамики.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_15_z.jpg

Накладки на ручки дверей автомобилей “Самара”.

Предположительное назначение – “для красоты”.
Цена 80 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
На коэффициент аэродинамического сопротивления практически не влияют.
Результаты экспертной оценки:
Ручками дверей стало труднее пользоваться – сложнее найти “курок”. Дизайн же – дело вкуса…
Плюсы – нет.
Минусы – нет.
Резюме – сущая безделица.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_02_z.jpg

Дефлектор на “затылок” “Самары”.

Предположительное назначение – уменьшение загрязнения заднего стекла
Цена 200 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
На коэффициент аэродинамического сопротивления практически не влияют. Аэродинамическая подъемная сила при скорости 144 км/ч увеличивается на передней оси с 21,4 до 36,5 кгс, а на задней меняется с прижимающей (-15,5 кгс) на подъемную (35,3 кгс).
Результаты экспертной оценки:
Заднее стекло в дождливую погоду загрязняется мало. Эффективность работы дефлектора зависит от правильной установки. Отмечаются колебания дефлектора, возникающие на определенных скоростях.
Плюсы – предотвращается загрязнение заднего стекла.
Минусы – значительно увеличивает аэродинамические подъемные силы.
Резюме – полезен для сохранения чистоты заднего стекла. Опасен на высоких скоростях. Наиболее нежелателен зимой, на скользких дорогах, особенно если на задней оси установлены нешипованные шины. Целесообразна установка дефлектора в паре со спойлером – он позволяет значительно компенсировать вызванную дефлектором подъемную силу на задней оси.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_08_z.jpg

Защитные накладки двери для “Самары”.

Предположительное назначение – защита лакокрасочного покрытия дверей, когда они, открываясь, соприкасаются с “соседями” на стоянках и со стенками в гараже.
Цена 30 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
На коэффициент аэродинамического сопротивления практически не влияют.
Результаты экспертной оценки:
Накладки действительно оберегают от повреждений кромки дверей автомобиля при соприкосновении со стенкой гаража или боковиной близко стоящей машины.
Плюсы – назначение оправдывают.
Минусы – нет.
Резюме – накладки полезны тем, кто пользуется тесными стоянками и узкими гаражами. С точки зрения аэродинамики практически безвредны.

http://superstreetonline.com/feature..._350z_03_z.jpg

Спойлер рычагов стеклоочистителя для “Самары”.

Предположительное назначение – повышение эффективности очистки стекла на высоких скоростях благодаря дополнительному аэродинамическому прижиму к стеклу.
Цена 50 рублей.
Результаты испытаний в аэродинамической трубе:
На коэффициент аэродинамического сопротивления практически не влияют.
Результаты экспертной оценки:
Повышения эффективности очистки стекла не отмечено.
Плюсы – нет.
Минусы – нет.
Резюме – выброшенные деньги. :ddd :ddd :ddd

http://superstreetonline.com/feature..._350z_05_z.jpg